Kanalnetzoptimierungen bei Absauganlagen

Zwei Elektromotoren versorgen eine Anlage
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Absauganlagen werden in Produktionsprozessen sowohl aus Qualitäts- als auch aus Sicherheitsgründen häufig eingesetzt und sind somit eine wichtige Querschnittstechnologie in Industrie- und Laborumgebungen. Der Umfang der Einsatzbereiche reicht vom klassischen Maschinenbau bis zur chemischen Industrie, wobei unterschiedlichste Medien wie Gase, Rauch, Staub oder Granulat  abgesaugt werden können. Da diese Stoffe unter Umständen gesundheitsschädlich sind und häufig den Produktionsprozess beeinträchtigen, ist auf eine vollständige und leistungsfähige Absaugung zu achten.
Die belastete Luft wird über ein System aus Saugkanälen weitergeleitet und mittels Filtereinheiten (häufig auch mehrere, unterschiedliche, hintereinandergeschaltete Filter) gereinigt. Der nötige Luftvolumenstrom wird dabei durch leistungsstarke Ventilatoren bereitgestellt.
Zum Teil werden bei solchen Anlagen verschiedene Produktionsanlagen mit Hilfe eines einzelnen Ventilators in einem größeren Verbundsystem gleichzeitig abgesaugt. Dazu müssen das Kanalnetz verzweigt, und die Kanalquerschnitte zwischen Ventilator und Absaugstelle entsprechend aufeinander abgestimmt werden. Bei der Abschaltung einzelner Anlagen kann der Luftvolumenstrom in einer solchen Absaugung jedoch nicht reduziert werden, da sonst im Hauptkanal die Luftgeschwindigkeit zu stark absinkt. Dies kann dazu führen, dass nicht alle Schmutzpartikel abtransportiert werden und der Kanal verstopft. Somit kann der Luftvolumenstrom und damit die Ventilatorleistung bei schwankender Produktion nicht an den jeweils aktuellen Bedarf angepasst werden.

Optimierungspotentiale und mögliche Effizienzmaßnahmen

Für ein Absaugsystem dieser Bauart ergibt sich durch die Aufteilung des zentralen Gesamtnetzes in mehrere kleiner Netze ein Einsparpotential bei der benötigten Ventilatorleistung. Wenn einzelne Absaugstellen nicht benötigt werden, kann die Absaugleistung durch die Abschaltung einzelner Kanalstränge bzw. der zugeordneten Ventilatoren besser an den jeweiligen Bedarf angepasst werden.  So wird ermöglicht, dass auf eine schwankende Produktionsauslastung oder auf sich verändernde Belastungen im  Abluftstrom reagiert und individuell, für jede Absaugstelle, die optimale Ventilatorleistung vorgegeben werden kann.

Projektidee

Das Absaugsystem für Holzspäne in einem Unternehmen besteht aus einem Ventilator mit einer elektrischen Anschlussleistung von insgesamt 240 kW und dem zugehörigen Kanalnetz. An das Netz sind insgesamt vier unterschiedliche Fräs- und Sägemaschinen angeschlossen, die im Zweischichtbetrieb genutzt werden. Der jährliche Stromverbrauch für die Absaugung beträgt rund 1.500 MWh. Zur Effizienzsteigerung sollen, statt dem bisher eingesetzten zentralen Ventilator, vier Einzelventilatoren mit je 60 kW installiert und die Kanalstruktur entsprechend umgebaut werden.

Kosten  für die Umsetzung:Investitionskosten für die neuen Ventilatoren mit Motor von rund 155.000 €,

  • Investitionskosten für den Bau des Kanalnetzes von rund 90.000 €,
  • Investitionsnebenkosten (für Planung, Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von 50.000 €
  • und damit in Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 295.000 €.

Von diesen Kosten können im BMWi-Wettbewerb Energieeffizienz bis zu 50 % gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Kosten hängt letztlich davon ab, welchen Anteil an den Gesamtinvestitionskosten die effizienzbezogenen Kosten (Investitionsmehrkosten und -nebenkosten) aufweisen. Ausführliche Hinweise zur Berechnung der Investitionsmehrkosten finden sich im Merkblatt "Allgemeine Hinweise zur Antragstellung", welches unter "Mitmachen" und "Antragsstellung" auf den Webseiten des BMWi-Wettbewerbs Energieeffizienz abrufbar ist.

Grundlegendes Kriterium für die Zulassung zum Wettbewerb ist, dass die Amortisationszeit des Projektes, berechnet aus den effizienzbezogenen Investitionskosten und der Summe der eingesparten Energiekosten, mindestens vier Jahre beträgt.

Durch die Effizienzmaßnahmen können rund 390 MWh Strom bzw. 209 t CO2 jährlich eingespart werden. Bei einem Strompreis von 0,15 €/kWh amortisiert sich die Effizienzmaßnahme ohne Förderung nach gut fünf Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach zweieinhalb Jahren.

Das zentrale Kriterium für die Förderentscheidung im Wettbewerb ist die je Fördereuro erreichte CO2-Einsparung pro Jahr (Fördereffizienz). Diese liegt im beschriebenen Projekt bei der maximal möglichen Fördersumme von 147.500 € (50% Förderquote) und einer erwarteten Einsparung von 209,4 t CO2 pro Jahr bei etwa 704 € pro t CO2 und Jahr. Der Antragsteller kann aber selbst entscheiden, ob er eine geringere Förderquote wählt, somit seine Fördereffizienz verbessert und dadurch die Chancen im Wettbewerb um die Fördermittel erhöht.